Котельные установки

КОТЛЫ-УТИЛИЗАТОРЫ, ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И ДРУГИЕ АГРЕГАТЫ

При использовании теплоты газов, покидающих технологические аппараты, котельный агрегат называют котлом-утилизатором.

При встраивании в технологическую цепь котел называют энер­готехнологическим агрегатом, так как в нем иногда осу­ществляется часть технологического процесса. Типы, производитель­ность и параметры котлов-утилизаторов и энерготехнологических агре­гатов, выпускаемых в настоящее время, даны в табл. 6-2 и [Л. 25].

Некоторые агрегаты могут быть использованы для ТЭЦ, оборудо­ванных паровыми турбинами и генераторами электрической энергии, а другие — прямо для покрытия производственных и отопительных нужд.

На рис. 6-30 показан котел-утилизатор с естественной циркуля­цией, горизонтальный, с дымогарными трубами (диаметром 60X3 мм), установленными в плоских днищах барабана (диаметром 2534X16 мм,, длиной 6500 мм).

Котел имеет. производительность от 0,28 до 0,78 кг/с (от 1 до 2,8 т/ч) при давлении 1—<1,4 МПа (10—14 кгс/см2) и рассчитан на пропуск 4,45 м8/с (16000 м3/ч) газа от нагревательных, мартеновских и обжиговых печей с температурой —600°С.

До котла установлен пароперегреватель для повышения темпера­туры пара до 250°С. Котел имеет расчетный к. п. д. —52%, температура уходящих газов около 240°С. Масса. котла с камерами для входа и выхода охлаждаемых газов, не считая обмуровки и изоляции, рав­на 22 т.

По такому же типу изготовляются агрегаты на производительность от 0,14 до 1,8 кг /с (от 0,5 до 7,5 т/ч) и давление насыщенного или перегретого пара от 0,5 до 1,4 МПа (от 5 до 14 .кгс/см2). Котлы могут работать под разрежением или давлением греющего газа до 0,73 МПа (7,3 кгс/см2).

Котел-утилизатор с принудительным движением теплоносителя в испаряющих поверхностях нагрева выполнен аналогично показанному на рис. 6-31,

Производительность таких агрегатов зависит от количества газов (см. табл. 6-2), теплота которых утилизируется. Котлы выпускаются завод ами-изготовителями на производительность от 1,7 до 12 кг/с (от 6 до 43 т/ч) при давлении пара 1,1; 1,8 и 4,5 МПа (11, 18 и 45 .кгс/см2) и :при различном состоянии пара от насыщенного до перегретого с тем­пературой ■—400°С.

Из барабана и вертикального циклона вода поступает в насос 2, прокачивающий воду и пароводяную смесь через испаряющие поверх­ности 3 (трубы 32X3 мм), и снова поступает в 'барабан. Пройдя сепа­рирующие устройства, пар поступает в перегреватель 4, из которого выходит ж потребителю. Регулирования температуры пара нет.

Питательная вода поступает в водяной экономайзер, выполненный из одного или двух пакетов труб 5, и »противотоком (поднимается вверх, а затем попадает в барабан 1. Поверхности нагрева подвешены или опираются на балки, расположенные в газоходах и связанные с* несу­щим каркасом.

Очистка поверхностей нагрева может быть выполнена дробью, об­дувкой или обмывкой. Котлы поставляются крупными блоками и могут збыть установлены при полуоткрытой компоновке.

Если в технологических газах содержится много горючих, оказы­вается рациональным осуществить их дожигание, даже расходуя для этого иногда дополнительно некоторое количество высококалорийного топлива. Пример такого агрегата с естественной циркуляцией показан на рис. 6-32.

В неэкранированный іпредтопок 1 'подаются отбросный газ саже­вого производства, мазут и воздух через горелку 2 (конструкции ЭНИН) [Л. 19]. Продукты сгорания выходят из предтопка в неэкранированный трубами газоход с ширмами охлаждения 5, проходят фестон 4, выпол­ненный из труб испаряющих ширм, и попадают в горизонтальный 286

Пароперегреватель 5, опирающийся на собственные подвесные (диаме­тром 32X3 мм) трубы.

После горизонтального газохода газы проходят трубчатый возду­хоподогреватель 6, изготовленный из труб 40X1,5 мм, и три пакета водяного экономайзера 7, изготовленного из труб 28x3,0 мм.

Котлоагрегат поставляется блоками: паропроизводительность его от 7,8 до 23,3 «г/с (от 28,2 до 84 т/ч) ери давлении пара 2,4 или

4,5 МПа (24 или 45 кгс/см2), температура перегретого Пара 370— 440°С. Подогрев воздуха до температуры 323—382°С, температура ухо­дящих газов от 173 до 190°С. Коэффициент полезного действия состав­ляет «г'85%.

Ранее на рис. 3-19 был показан агрегат, устанавливаемый за пе­чами с кипящим слоем для обжига серного колчедана. Эти котлы с естественной циркуляцией имеют производительность от 1,95 до 3 кг/с (от 7 до 11 т/ч) насыщенного пара при давлении 4,3 МПа (43 кгс/см2).

Повышенная температура уходящих газов (350—450°С) определя­ется необходимостью предотвратить сернокислотную коррозию. Для регулирования температуры уходящих газов (поддержания ее на ука­занном уровне) имеются шибер и байпас. Остальные элементы агрега­та, поставляемого блоками, обычны.

Большое разнообразие конструкций котлов-утилизаторов и энерго­технологических агрегатов объясняется гтрежде всего различными мест­ными условиями их применения. Так, например, на химических произ­водствах есть установки, в которых энергетический агрегат работает при давлении охлаждаемых газов до 0,7 МПа (7 кгс/см2); давление же газов в 0,1—0,15 МПа (1—1,5 кгс/см2) 'встречается весьма часто.

Котлы с высококипящими органическими тепло­носителями. Для подогрева и испарения высококипящих органи­ческих теплоносителей (ВОТ) разработана серия агрегатов на произво­дительность от 0,58 до 4,64 МВт (от 0,5 до 4,0 Гкал/ч) при давлении пара 0,8 МПа (8 кгс/см2), его температуре на выходе 375°С и темпе­ратуре конденсата на входе 340°С, чему соответствует приращение энтальпии в агрегате 93 Вт (около 80 ккал/кг).

Котлоагрегат на 2,3 МВт (2 Гкал/ч) с естественной циркуляцией (рис. 6-33) имеет экранированную трубами (диаметром 50X3 мм) то­почную камеру для сжигания газа или мазута. Трубы экранов соеди­нены с коллекторами диаметром 219x7 мм, ж которым из барабана присоединяются опускные трубы диаметром 168X4,5 мм. За топкой имеется небольшой конвективный пучок из труб. Пройдя конвективный пучок, газы поступают в воздухоподогреватель. Барабан (диаметром 1232X16 мм) опирается на трубы. Котел имеет только обвязочный кар­кас. Подвод конденсата ВОТ осуществляется сзади через коллектор, а отвод пара — из штуцера барабана, до которого установлены сепари­рующие устройства. На барабане имеется вся обязательная армату­ра— предохранительные Клапаны, водоуказательные приборы и пр.

Обмуровка агрегата тяжелая, имеет взрывные клапаны. Кроме того, предусмотрен ввод водяного пара в топку для тушения ВОТ при повреждении труб. Металлическая часть агрегата поставляется блока­ми. Горелки типовые с мазутными форсунками.

Воздух после воздухоподогревателя имеет температуру от 241 до 310°С; уходящие газы при работе на мазуте 300—305°С; на газе — 250—280°С. Сопротивление газового тракта котла от 0,1 до 0,4 кПа (от 10 до 40 кге/м2), воздушного — около 2 «Па (200 кге/м2).

Агрегат ВОТ имеет следующие габаритные размеры: ширину

4,5 м, длину от 2,61 до 5,5 м, высоту с площадками 4,9 м. Масса металлической части агрегата с арматурой от 7 до 14 т.

В промышленной теплоэнергетике нашли применение также агрега­ты, преобразующие электроэнергию в тепловую энергию горячей воды и пара, условно называемые электрокотлами. Этих котлов насчи­тывается около тысячи в разных отраслях промышленности (металлур­гической, угольной, строительной), в коммунальном и сельском хозяй­стве. Котлы выпускаются предприятиями Министерства электротехни­ческой промышленности [Л. 26] и изготовляются серийно с номиналь­ной мощностью 25, 60, 100, 250, 400 и 1000 кВт на напряжение 0,4 кВ

Рис. б-ЗЗ. Парогенератор с применением высококипящих органических ^теплоносителей — ВОТ.

/ — лтк* 2 — штуіієо* 3 — штуцер для ввода ВОТ; 4 — штуцер для вводя пара; 5 — штуцера к предохранительным клапанам; 6 — от- / люк, * шіуц у, ^ вод пара. 7 _ штуцера к указателю уровня.

ИаксималШя ' ^ высота

Монтажной ху высота. Т

Патрубок для отвода горячей боды 'а

566

Патрубок для отШі горя чей Мы

Шаг 120*

Ф237

Ф1Ч - Зотв%

215

Патрубок для подачи холодной воды І/А

І

Рис. 6-35. Электронагреватели воды типов КВЭЗ-250/0,4, КВЭЗ-400/0,4 и КВЭЗ-1000/0,4.

С числом фаз три, на давление 0,6 МПа (6 кгс/см2), т. е. на тешшпро - изводительность от 0,23 до 0,93 МВт (от 0,02 до 0,8 Гкал/ч). Номи­нальная температура воды на входе — 70°С, на выходе — 95°С и макси­мально допустимая—130°С. Нагрузку (теплопроизводительность) на­гревателя можно менять от 10 до 100%.

Нагреватели с электрической мощностью до 100 кВт (рис. 6-34) выпускаются с плоскими днищами 1У на которых снизу прива-рены ла­пы для установки, а на верхнем днище размещены вводы 2, закрытые кожухом и устройства для регулирования теплопроизводительности 3, термометр электроконтактный 4, воздушник 6, и внизу кран 5.

Нагреватели с электрической мощностью от 250 до 1000 кВт имеют днища эллиптической формы и подвод электроэнергии снизу с распре­делением ее на шесть вводов, соединенных попарно (рис. 6-35).

Температура воды, выходящей из нагревателя, поддерживается автоматически. При нагревании воды до температуры, превышающей допустимое значение, аварийный электроконтактный термометр 4 от­ключает подвод электроэнергии.

Кроме собственно нагревателя с установленной на нем арматурой, приборами и другими устройствами, завод-изготовитель поставляет щиты управления с трансформаторами тока, приборами, сигнальными лампами, переключателями с автоматического на ручное управление; магнитные пускатели и прочее оборудование; комплект запасных дета­лей и техническую документацию.

Электронагреватели рассмотренного типа наиболее пригодны для районов с весьма дорогим топливом и избытками электроэнергии. Работа нагревателей в часы ночных провалов на бак-аккумулятор мо­жет несколько выровнить суточный график нагрузки энергосистемы.